能量吸收系统技术方案

本发明专利技术涉及柔性能量吸收系统和包含柔性能量吸收系统的身体护甲，头盔和防护服饰。柔性能量吸收系统可包括具有第一凹入几何图形的第一多个单元和具有不同的第二几何图形的第二多个单元。第一多个单元和第二多个单元可包括弹性体材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】能量吸收系统
本申请涉及能量吸收系统。特别地但非排他地，本申请涉及包括多个单元(cell)的柔性能量吸收系统。
技术介绍
在任何事故中，头部受到的冲击都会引起大脑的线性和旋转加速度，研究表明，这些加速度的组合可能导致创伤性脑损伤，其会导致死亡[1]。通过在头盔中使用在冲击期间被压碎而吸收能量的能量吸收系统(例如发泡聚苯乙烯(expandedpolystyrene，简称EPS))的方式，可以降低线性加速度。许多已知的头盔设计利用了这种材料，并结合坚硬的外壳以分散冲击负载以及结合坐落在头部的柔软舒适的内衬以改善贴合性和舒适性。能量吸收的重要元件是EPS层，除了改变EPS的密度以及使用其他的能量吸收泡沫之外，运动头盔技术在过去的20年中没有取得进展。此外，为了高速通过测试标准，较小和较薄的头盔趋势也仅仅是增加了这些泡沫的密度和刚度，导致头盔不能防护次震荡(sub-concussive)或低速冲击。已经显示出随着时间的推移，冲击的积累会导致具有长期影响的轻度创伤性脑损伤(mildtraumaticbraininjury，简称MTBI)，这是目前接触性运动的重点关注点，并且是与头部防护系统相关的日益增长的关注点。在线性加速度之外，还存在旋转加速度分量，其在冲击期间被给予头部。对头部的冲击经常以一定角度发生，因此加速度的旋转分量可能很大。对大脑旋转加速度研究的最新焦点吸引了头盔制造商的注意力，他们正在努力改善对大脑的防护。当前的头盔尚未进行优化以降低旋转加速度。基于在头盔内的能量吸收系统中的大约圆的或者转弯的(轴对称的)几何图形，已经存在许多先前已提交的专利申请。也就是说，具有圆形的特征的或者可以从管中挤出的或者围绕单个轴线扫掠(swept)的任何元件。6DTM头盔使用基本围绕长轴线转弯的长元件以将两层EPS相分离地保持在头盔中，例如参见第WO2012109381A1号国际专利申请。LeattTM360涡轮机是圆的涡轮机或者基本上是圆形元件的盘以改善EPS头盔的性能，例如参见第no.WO2015177747A1号国际专利申请。CubeTM自行车提交的德国设计提交了一些基本上圆形的元件，见DE202015101194U1，其详述了进入头盔的多个元件。CCMTM已经将圆形的或圆的元件放入名为RED的冰球头盔中。这些是EPS圆形盘，封装在圆形杯中或者红色TPE盘中，这些元件中的多个放置在壳和内衬之间。这些头盔的共同主题是元件都是圆形的或盘形的。如果材料合适，它们的全部或者大多数特征可以在具有围绕轴线旋转命令(在一些情况下添加一些额外的细节)的计算机辅助设计(CAD)程序中制作，在车床上构建。当今大多数已知的肢体防护器都是基于硬壳，然后是软泡沫能量吸收器或者泡沫组件。它们通常不是非常柔性，往往不小于10mm厚以满足CE标准EN1621，并且在它们中仅具有5％左右的孔横截面以用于透气性。它们也通常是由均质的材料制成，或者更具体地是由对密度几乎没有控制的块状材料制成。一些发泡部件被蒙皮。可以通过整体材料密度以及更经常地通过厚度来调整性能。典型的聚氨酯(PU)部件的核心厚度将比边缘周围的厚度高，并且几乎没有内部几何图形的控制或者细节。一种典型的“有翼部件”可在市场中购得。这些是用简单的扁平工具制成的，并且模制在织物上。它们已经出售给BlissTM，并且直接缝制到服饰。一种用于BlissTM肘部或膝盖防护的互联网搜索将会示出扁平防护器的设计，其随后在穿戴时被缠绕成形。这些扁平部件然后围绕肢体缠绕，并且通过皮套或服饰固定到位。在这种情况下的几何图形是内部的并且是凹入(re-entrant)的，并且例如由第WO2010076257号国际专利申请覆盖，并且一旦被缠绕，几何图形的内部轴线总是作用于其防护的表面的法向。这些单元以恒定尺寸的有序几何图形网格分布，提供给销(pin)不会改变的整体密度。冲击性能随着部件的厚度而改变，这些部件的中央厚度为6mm，侧部厚度减小到4mm。它们直接注塑到织物上。该织物增加了部件的性能并且还允许单独的部分在同样的工具中模制并且缝合到同样的服饰中。这在本领域中是已知的，并且例如在第US2016-0245358A1号美国专利申请中描述。
技术实现思路
根据本申请的第一方面，提供了一种柔性能量吸收系统，包括：第一多个单元，其包括第一凹入几何图形；以及，第二多个单元，其包括不同的第二几何图形，其中，所述第一多个单元和所述第二多个单元包括弹性体材料。本申请的其他方面包括身体护甲，头盔或防护服，其包括本申请的第一方面的系统。根据本申请的第二方面，提供了一种制造包括弹性体材料的柔性能量吸收系统的方法，该方法包括形成包括第一凹入几何图形的第一多个单元，以及形成包括不同的第二几何图形的第二多个单元。根据本申请的第三方面，提供了一种柔性能量吸收系统，其包括多个单元，所述多个单元包括应变率敏感材料，其中所述多个单元的第一部分以第一堆积密度包含在该系统的第一区域内，并且其中所述多个单元的第二部分以第二堆积密度包含在该系统的第二区间内，所述第二堆积密度小于所述第一堆积密度。根据本申请的第四方面，提供了一种柔性能量吸收系统，其包括至少一个单元，所述至少一个单元包括在至少三个方向上不同的各向异性几何图形。根据本申请的第五方面，提供了一种头盔，其包括柔性能量吸收系统，所述柔性能量吸收系统包括至少一个单元，所述至少一个单元包括在至少三个方向上不同的各向异性几何图形。本申请的实施例包括防护元件，所述防护元件放置在头盔内部以降低脑损伤的风险并且提高事故和冲击的生存能力。多个元件形成头盔内衬。该内衬降低了大脑的线性加速度和旋转加速度，同时改善了头盔内部的透气性和温度控制，提供了防护性和舒适性的改善。对大脑的平移和旋转加速度的所需防护水平是重要的，并且会因头部的不同平面和轴线而变化。头盔内衬在不同方向提供不同的防护水平，而不是提供没有变化的整体防护水平。该内衬还提供了在低能量或次震荡水平的冲击下的性能改善。在用于头部防护之外，本申请的实施例可用于防护身体的其他区域。本申请的其他实施例使用几何图形和模制技术以在不同方向上给出不同的能量吸收特性。这在个人防护装备(PersonalProtectiveEquipment，简称PPE)以及在肢体防护和身体护甲中也特别有用。本申请的另外的实施例涉及如何通过使用在三个方向上不同的以及整体区域密度不同的各向异性几何图形来变化针对正常的(normalised)和倾斜的冲击的内部或核心几何图形的方式，改变这种模制部件的性能。已经在摩托车、自行车和其他运动头盔上测试了本申请的实施例的技术，并且该技术适用于更多范围，甚至是用于足球和橄榄球的软头盔。实施例旨在降低旋转加速度，以及调整在每个轴线(轴向，矢状和冠状)上的针对法向的(normal)和倾斜的冲击的性能。具体实施方式防护头部：本申请开发了另外的几何图形，该几何图形不是圆形的或者拐弯的，也不是类似本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性能量吸收系统，包括：第一多个单元，其包括第一凹入几何图形；以及，第二多个单元，其包括不同的第二几何图形，其中，所述第一多个单元和所述第二多个单元包括弹性体材料。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170829 GB 1713840.51.一种柔性能量吸收系统，包括：第一多个单元，其包括第一凹入几何图形；以及，第二多个单元，其包括不同的第二几何图形，其中，所述第一多个单元和所述第二多个单元包括弹性体材料。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述第一多个中的单元沿着第一轴线定向，并且在所述第二多个中的单元沿着不同的第二轴线定向。


3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述第一轴线和所述第二轴线中的一个或多个不与正交于所述系统的表面对齐。


4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述第一轴线和所述第二轴线中的一个或多个与用于制造所述系统的注塑成型工具的打开方向对齐。


5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一多个中的至少一个单元包括沿着与所述第一轴线不同的轴线的各向异性几何图形。


6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第二多个中的至少一个单元包括沿着与所述第二轴线不同的轴线的各向异性几何图形。


7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一凹入几何图形和所述第二几何图形中的一个或多个包括内部单元壁凹入几何图形。


8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，在所述第一多个中的单元位于所述系统的第一区域中，并且在所述第二多个中的单元位于所述系统的不同的第二区域中。


9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，在所述第一区域中的单元以与在所述第二区域中的单元不同的密度堆积。


10.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，在所述第一区域中的单元以比在第二区域中的单元以更高的密度堆积。


11.根据权利要求8至10中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一区域包括核心区域，并且所述第二区域包括围绕所述核心区域的边缘区域。


12.根据权利要求8至11中任一项所述的系统，其特征在于，在所述第二区域中的单元比在所述第一区域中的单元更靠近所述系统的一个或多个边缘。


13.根据权利要求8至12中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一多个单元和所述第二多个单元的几何图形从所述第一区域中的所述第一凹入几何图形逐渐改变为所述第二区域中的所述第二几何图形。


14.根据权利要求8至13中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一多个单元和所述第二多个单元的堆积密度从所述第一区域中的相对高的堆积密度逐渐改变为所述第二区域中的相对低的堆积密度。


15.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述第二几何图形包括不同的第二凹入几何图形。


16.根据权利要求1至14中任一项所述的系统，其特征在于，所述第二多个中的单元包括直壁。


17.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述弹性体材料包括应变率敏感...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·普兰特，
申请(专利权)人：瑞恩莱博斯有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB